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A new hypothesis for the 1470-year cycle of abrupt warming events in the last ice-age

Braun, Holger

German Title: Eine neue Hypothese für den 1470-Jahreszyklus abrupter Erwärmungen während der letzten Eiszeit

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Abstract

In this thesis, a new hypothesis is presented for the glacial 1470-year climate cycle, which manifests itself in abrupt warming events (the socalled Dansgaard-Oeschger events, or DO events). According to the hypothesis, two century-scale solar cycles could explain the regularity in the timing of the DO events, since the periods of these two cycles are close to integer factors of 1470 years. This hypothesis is tested with a coupled climate model of intermediate complexity. It is shown that abrupt warming events, which reproduce many features of the DO events (in particular their time scale of 1470 years), can occur in the climate model in response to two centennial-scale freshwater cycles, with periods close to those of the two known solar cycles. The plausibility of these model results is tested with a very simple conceptual model, in which DO events represent abrupt switches between two modes of the thermohaline ocean circulation. It is shown that the millennial-scale response of the climate model to the century-scale forcing is a plausible consequence of the high degree of non-linearity and the large characteristic time scale of the thermohaline circulation. As a result, the glacial 1470-year climate cycle might indeed be caused by the Sun, despite the lack of a corresponding solar frequency.

Translation of abstract (German)

In dieser Arbeit wird eine neue Hypothese zur Erklärung des 1470-Jahres Klimazyklus abrupter Erwärmungen in der letzten Eiszeit vorgestellt, der sogenannten Dansgaard-Oeschger (DO) Ereignisse. Gemäß dieser Hypothese könnten zwei kürzere Sonnenzyklen die Regelmäßigkeit im zeitlichen Auftreten der DO Ereignisse erklären, da ihre Perioden im Bereich von ganzzahligen Teilern von 1470 Jahren liegen. Diese Hypothese wird mittels eines gekoppelten Klimamodells mittlerer Komplexität getestet. Es wird gezeigt, dass sich durch zwei Süßwasserzyklen, mit Perioden im Bereich der zwei bekannten Sonnenzyklen, abrupte Erwärmungen im Klimamodell auslösen lassen, die große Ähnlichkeiten mit den DO Ereignissen aufweisen (und insbesondere eine Zeitskala von 1470 Jahren haben). Die Plausibilität dieser Modellergebnisse wird mittels eines sehr einfachen konzeptionellen Modells getestet. DO Ereignisse stellen in diesem Modell abrupte Wechsel zwischen zwei Moden der thermohalinen Ozeanzirkulation dar. Es wird gezeigt, dass die langsame Antwort des Klimamodells auf die schnelleren Antriebszyklen eine plausible Folge der extremen Nichtlinearität und der langen Zeitskala der thermohalinen Zirkulation ist. Folglich kann der eiszeitliche 1470-Jahres Klimazyklus in der Tat durch die Sonne verursacht sein, obwohl die Sonne keinen Zyklus der entsprechenden Frequenz aufweist.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Roth, Prof. Kurt
Date of thesis defense: 26. April 2006
Date Deposited: 28. Jun 2006 10:12
Date: 2006
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Environmental Physics
Service facilities > Heidelberger Akademie der Wissenschaften
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Paläoklima, Eiszeit, Interstadial, Thermohaline Zirkulation, Klima / Modell, Sonnenaktivität, Sonnenfleckenzyklus, Nichtlineares Phänomen
Uncontrolled Keywords: Dansgaard-Oeschger Ereignis , Gleissberg-Zyklus , DeVries-Zyklus , Suess-Zyklus , 1470-JahreszyklusDansgaard-Oeschger event , Gleissberg cycle , DeVries cycle , Suess cycle , 1470-year cycle
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